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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kfz-Laptop-Stromversorgung für den Timer KR1006VI1. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Um einen Laptop mit Strom zu versorgen, ist eine Spannung von ca. 19 V erforderlich. Um diese aus dem Bordnetz des Fahrzeugs zu beziehen, ist ein Boost-Spannungswandler erforderlich. Ein Beispiel für den Aufbau eines solchen Geräts auf einem KR1156EU5-Chip und das Verfahren zu seiner Berechnung sind im Artikel von S. Muralev „Spannungswandler zur Stromversorgung eines Laptops aus einer Autobatterie“ („Radio“, 2008, Nr. 12) beschrieben , S. 29-31). Das vorgeschlagene Gerät basiert auf dem Timer-Chip KR1006VI1. Es unterscheidet sich vom Prototyp durch einen größeren Eingangsspannungsbereich und einen hohen Wert des maximalen Ausgangsstroms. Wichtigste technische Merkmale
Das Schema des Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Auf dem DA1-Chip ist ein Generator von Rechteckimpulsen montiert, deren Dauer von der Steuerspannung an Pin 5 abhängt. Die Dauer der Pause zwischen den Impulsen ist konstant. Die Nennwerte der Zeitglieder R1, R2, C1 sind so gewählt, dass die Pause zwischen den Impulsen etwa 9,1 μs beträgt und die Impulsdauer bei einer Abnahme der Eingangsspannung von 2,8 auf 9 V etwa zwischen 15 und 10 μs variiert In diesem Fall variiert die Spannung an Pin 5 der Mikroschaltung im Bereich von 4,1 ... 6 V. Dieses Intervall wird durch den Widerstandswert des Widerstands R1 bestimmt. Die am Ausgang der Mikroschaltung (Pin 3) erzeugten Impulse steuern einen leistungsstarken Schlüsselfeldeffekttransistor VT1. Wenn der Transistor VT1 geöffnet ist, fließt ein zunehmender Strom durch die Induktivität, wodurch diese die Energie des Magnetfelds akkumuliert. Wenn der Transistor VT1 geschlossen ist, fließt der Induktorstrom durch die Diode VD1 und lädt den Speicherkondensator C4 auf. Die in der Induktivität gespeicherte Energie wird also auf den Kondensator C4 übertragen, an dem die Ausgangsspannung entsteht. Kondensator C2 unterdrückt niederfrequentes Impulsrauschen im Eingangsstromkreis, Kondensator C3 - Hochfrequenz. Diese Kondensatoren verhindern das Eindringen der vom Umrichter erzeugten Impulsgeräusche in das Bordnetz des Fahrzeugs. Der Kondensator C5 unterdrückt Ausgangsspannungsspitzen, die durch die interne Serieninduktivität des Kondensators C4 erzeugt werden. Der stabilisierende Rückkopplungskreis besteht aus einem Transistor VT2 und einer Zenerdiode VD2. Die Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Wandlers und der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD2 wird mit der Öffnungsspannung des Emitterübergangs des Transistors VT2 verglichen. Das Fehlersignal wird vom Transistor VT2 verstärkt und bestimmt die Steuerspannung an seinem Kollektor, der mit Pin 5 des DA1-Chips verbunden ist. Der Kondensator C6 reduziert den Einfluss der Ausgangsspannungswelligkeit auf die Steuerspannung. Der Widerstand R4 begrenzt den Basisstrom des Transistors VT2 auf einen sicheren Wert. Der Widerstand R5 stellt den Strom durch die Zenerdiode VD2 auf etwa 2 mA ein. Bei einem Anstieg der Ausgangsspannung über den Nennwert steigt auch der Basisstrom des Transistors VT2, die Spannung an Pin 5 des DA1-Chips sinkt. Dadurch erhöht sich das Tastverhältnis der Impulse, was zu einer Verringerung der Ausgangsspannung des Wandlers führt. Wenn daher die Ausgangsspannung unter den Nennwert fällt, sinkt auch der Basisstrom des Transistors VT2 und die Spannung an Pin 5 des DA1-Chips steigt. Dadurch sinkt das Tastverhältnis der Impulse, was zu einem führt Erhöhung der Ausgangsspannung Pin 5 der Mikroschaltung ist mit Pin 4 verbunden, über den der Generator ausgeschaltet werden kann. Ein solcher Bedarf entsteht, wenn der Konverter mit niedrigem Laststrom oder im Leerlaufbetrieb arbeitet. In diesem Fall gelingt es der Induktivität aufgrund der Stromwelligkeit durch die Induktivität während der Zeit, in der der Transistor VT1 geöffnet ist, mehr Energie zu speichern, als die Last benötigt, was zu einem Anstieg der Ausgangsspannung führt. Durch die Rückkopplung soll der Spannungsanstieg durch eine Erhöhung des Tastverhältnisses der Impulse kompensiert werden, indem die Steuerspannung an Pin 5 auf etwa 0,7 V reduziert wird. Dies reicht jedoch nicht aus, da die minimale Impulsdauer begrenzt ist, und wenn dies bei Pin 4 nicht der Fall wäre, wäre dies nicht ausreichend an Pin 5 angeschlossen, würde es zu einem Anstieg der Ausgangsspannung kommen, der nicht durch die Rückkopplungsschaltung kompensiert wird. Ein Abfall der Spannung an Pin 4 auf etwa 0,7 V wird von der Mikroschaltung als Reset-Signal verarbeitet, wodurch der Betrieb des Generators unterbrochen wird. Daher gewährleistet die Verbindung von Pin 4 mit Pin 5 einen stabilen Betrieb des Rückkopplungskreises auch im Leerlauf.
Das Aussehen der zusammengebauten Platine des Geräts ist in Abb. dargestellt. 2. Der Transistor VT1 und die Diode VD1 sind auf Kühlkörpern mit einer Fläche von 50 cm2 installiert. Der Transistor KP727B (VT1) kann durch KP723A-KP723V, KP746A-KP746V ersetzt werden. KP812 mit beliebigem Buchstabenindex sowie auf IRFZ34N, BUZ11 oder anderen ähnlichen Geräten, die für Gleichstrom von mindestens 15 A mit möglichst geringem Widerstand des offenen Kanals ausgelegt sind. Der Transistor KT201GM (VT2) kann ersetzt werden durch KT306G, KT312V, KT342A, KT342GM, KT358V, KT375B, KT3102A, KT315B KT315G, KT315E, KT315Zh KT340A, KT340B, KT503B, KT503G, BC547A oder andere NPN-Transistoren mit einem Basisstromübertragungsverhältnis von at mindestens 100 bei Kollektorstrom 1 mA. Schottky-Diode KD272A kann ersetzt werden durch 2D2998B 2D2998V KD2998V- KD2998D, MBR1635, MBR1645 und alle Serien 2D252, KD272, KD273, 2D2992-2D2997, 2D2999 sowie andere Schottky-Dioden, die für einen Durchlassstrom von mindestens 15 A und eine Sperrspannung von mindestens 25 V ausgelegt sind. Die Zenerdiode 2S218Zh (VD2) kann durch KS218Zh, KS518A, KS508G, KS509B, 1 N4746 oder andere mit einer Stabilisierungsspannung von 18 V ersetzt werden. Zur Feinabstimmung der Ausgangsspannung kann es erforderlich sein, eine Zenerdiode auszuwählen. Der Timer-Chip KR1006VI1 (DA1) kann durch KR1441VI1, KR1087VI2 NE555N ersetzt werden. Der Induktor L1 ist mit einem PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 1,25 mm auf zwei zusammengefalteten Ringmagnetkernen KP27x15x6 aus Permalloy MP 140 gewickelt. Mehrere dünnere Drähte verbunden in einem Bündel mit einer gemeinsamen Querschnittsfläche von etwa 1 mm2. Die Wicklung enthält 16 Windungen. Sie können den gelb-weißen ringförmigen Magnetkreis T106-26 von Epcos auch aus einer Mehrwicklungsdrossel im Computer-Netzteil verwenden. In diesem Fall bleibt die Wicklung auf der Drossel übrig (24 Drahtwindungen mit 1 mm Durchmesser), die restliche Wicklungen werden entfernt. Bei der Selbstwicklung erfolgt die Wicklung in einer vollen Lage PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 1 ... 1,25 mm. Geeignet sind auch andere Drosseln mit einer Induktivität von mindestens 18 μH, ausgelegt für den dreifachen maximalen Laststrom. Die Induktivität des Induktors sollte nicht zu hoch sein: Wenn sie über 100 μH ansteigt, kann der Stabilisator an Stabilität verlieren. Die Oxidkondensatoren C2 und C4 müssen für einen zulässigen Rippelstrom von mindestens 3 A ausgelegt sein und einen möglichst geringen Ersatzserienwiderstand (ESR) aufweisen, also zur Kategorie „Low ESR“ gehören. Dadurch wird die Welligkeit der Ausgangsspannung reduziert und die Zuverlässigkeit des Geräts verbessert. Geeignet sind beispielsweise Jamicon-Kondensatoren der WL-Serie. Bei Bedarf kann jeder Kondensator C2 oder C4 durch mehrere parallel geschaltete identische Kondensatoren ersetzt werden. In diesem Fall können wir vorläufig davon ausgehen, dass der zulässige Welligkeitsstrom proportional zur Anzahl der angeschlossenen Kondensatoren wächst. Der Kondensator C3 ist in unmittelbarer Nähe der DA1-Mikroschaltung installiert. Die Kondensatoren C3 und C5 müssen aus Keramik sein. Die Eingangsverbindungen zum Bordnetz und die Ausgänge zum Laptop erfolgen auf die gleiche Weise wie beim Prototyp. Anschlussdrähte – flexibel, Kupfer, verseilt mit PVC-Isolierung mit einem Querschnitt von mindestens 2,5 mm2. Für den Anschluss an das Bordnetz des Fahrzeugs wird ein Zigarettenanzünderstecker mit interner Sicherung FU1 verwendet. Dabei ist zu beachten, dass der Eingangsstrom des Gerätes 10 A erreichen kann. Er darf nicht durch die Feder im Inneren der Zigarette fließen Feuerzeugstecker. Dazu wird die Feder mit einem Draht mit einem Querschnitt von mindestens 1 mm2 dupliziert. Die Verbindung des Konverters mit einem Laptop erfolgt über einen entsprechenden Stecker. Beispielsweise verwenden Acer-Laptops normalerweise einen zylindrischen Stecker mit den Abmessungen 5,5 x 1,7 x 10,7 mm (Außen-, Innendurchmesser und Länge); für Asus-Laptops - 5,5 x 2,5 x 10,7 mm. Der mittlere Kontakt des Steckers ist mit dem +19 V-Ausgang verbunden. Autor: K. Gawrilow
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